瓦斯電廠接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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引言
電力系統(tǒng)的接地安全是一個非常重要的問題，電氣事故中接地故障占很大比例，因此接地問題越來越受到人們的重視。在設(shè)計(jì)瓦斯電廠接地系統(tǒng)時，需將安全、科學(xué)、規(guī)范等方面考慮在內(nèi)，確保接地設(shè)計(jì)的完善和可靠。電氣設(shè)備接地及防雷保護(hù)接地，對系統(tǒng)的安全運(yùn)行和人身安全起著重要的作用。近年來國家對新能源發(fā)電政策支持力度加大，瓦斯綜合利用發(fā)電項(xiàng)目很多，由于瓦斯電廠很多區(qū)域具有爆炸危險(xiǎn)隱患的特殊性，因此接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)更要規(guī)范及合理。
1接地裝置的組成
電廠接地裝置主要是指在地面下埋設(shè)的接地體和連接引線的接地線。接地體可分為垂直接地體和水平接地體，垂直埋設(shè)在地下的導(dǎo)體為垂直接地體，水平埋設(shè)在地下的導(dǎo)體則為水平接地體，由水平接地體連接成網(wǎng)稱為水平接地網(wǎng)。復(fù)合接地網(wǎng)是指接地網(wǎng)中有垂直接地體和水平接地網(wǎng)。電廠接地系統(tǒng)一般充分利用自然接地體外，還在地面下敷設(shè)水平接地網(wǎng)組成復(fù)合人工接地裝置，形成閉合環(huán)狀接地網(wǎng)格，網(wǎng)格外緣各角做成圓弧形。當(dāng)利用自然接地裝置時，采用至少兩根接地線在不同的地點(diǎn)與水平接地網(wǎng)相連接，以保證人身及設(shè)備安全，所有電氣設(shè)備及金屬基礎(chǔ)或固定件均應(yīng)可靠接地。接地裝置的人工接地體，導(dǎo)體截面應(yīng)符合《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。
2接地電阻
參照《交流電氣裝置的接地》的規(guī)定，總的接地電阻一般不超過0．5Ω。設(shè)計(jì)時應(yīng)掌握工程地點(diǎn)的地形地貌、土壤的種類和分層狀況，并應(yīng)實(shí)測或搜集站址土壤及江、河、湖泊等水的電阻率、地質(zhì)電測部門提供的地層土壤電阻率分布資料和關(guān)于土壤腐蝕性能的數(shù)據(jù)，充分了解站址處較大范圍土壤的不均勻程度。接地網(wǎng)的接地電阻按下面公式的要求計(jì)算：R≤2 000／Ie式中：R為考慮季節(jié)變化的最大接地電阻，Ω；Ie為經(jīng)接地網(wǎng)入地的最大接地故障不對稱電流有效值，A。
3接地裝置的敷設(shè)
接地體頂面埋設(shè)深度一般敷設(shè)在凍土層以下，無當(dāng)?shù)貧庀髼l件資料時，設(shè)計(jì)不要小于0．6m。接地體一般采用鍍鋅處理，接地體和接地線連接部位外側(cè)100mm范圍內(nèi)要做防腐處理，必須除掉銹漬和焊接時殘留的焊藥。電氣設(shè)備的接地要單獨(dú)與接地線連接，不能串接，也就是在1根接地線上連接多個需要接地的電氣設(shè)備。瓦斯電廠有發(fā)電機(jī)組單臺容量較小，數(shù)量多的特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)的機(jī)座、設(shè)備外殼、開關(guān)柜以及中性點(diǎn)柜的金屬底座，包括配電柜間封閉母線橋的外殼和中性點(diǎn)接地的變壓器均要敷設(shè)專門的接地線與接地網(wǎng)可靠連接，為防止發(fā)電機(jī)組震動影響接地可靠性，發(fā)電機(jī)組外殼與接地線連接不能采用焊接方式，要采用螺栓連接方式。配電室或控制室內(nèi)有繼電保護(hù)屏?xí)r，屏柜接地端子用截面不小于4mm2的多股銅線和接地網(wǎng)連接，端子接線要緊固可靠，防止虛接。當(dāng)保護(hù)屏柜裝設(shè)連下方有電纜屏蔽層的專用接地銅排時，用截面不小于100mm2的絕緣導(dǎo)線或電纜將屏蔽每個盤柜的的專用接地銅排互相連通，再將該電纜與電廠電氣一次接地網(wǎng)直接相連。
4電氣裝置的一般接地
電氣裝置接地一般分為工作接地和保護(hù)接地，兩種接地裝置可以共用或分開。工作接地一般多指發(fā)電機(jī)組、電力變壓器等中性點(diǎn)的接地。保護(hù)接地是電氣裝置外露可導(dǎo)電部分的接地起保護(hù)作用。瓦斯電廠是利用煤礦井下瓦斯通過燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電的電廠，可能出現(xiàn)爆炸危險(xiǎn)性混合氣泄漏，具有隱患多、危險(xiǎn)性大的特殊性。有效及可靠的接地措施是電廠安全運(yùn)行的重要保障，通過以往工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)規(guī)范的要求，在瓦斯電廠設(shè)計(jì)時應(yīng)要注意接地設(shè)計(jì)方面的說明和安裝要求。以下幾點(diǎn)是要注意的幾個方面。
1）建筑物的低壓系統(tǒng)接地點(diǎn)、電氣外露導(dǎo)電部分的接地、電位接地的接地極等一般與防雷接地分開，但也可與防雷保護(hù)接地共用，共用時注意防雷接地與保護(hù)接地的安全距離。
2）戶外變壓器等電氣裝置的接地宜在變壓器基礎(chǔ)周邊地下敷設(shè)閉合環(huán)形的接地線。
3）戶外架空線路要引入室內(nèi)開關(guān)柜時，線路桿塔上避雷器的接地線要與開關(guān)柜或配電室的接地裝置連接，桿塔接地線入地處要設(shè)置接地裝置。
4）接地體（線）的焊接要采用搭接焊，接地體（線）為扁鋼時，搭接長度不小于寬度的2倍；當(dāng)接地的鍍鋅扁鋼與其他管材焊接時，要注意扁鋼彎成弧形鋼帶或直角形方便與其他管材焊接，并在接觸面兩側(cè)進(jìn)行焊接。
5雷電保護(hù)和防靜電的接地
雷電保護(hù)是指保護(hù)建筑物、電力系統(tǒng)及其他一些電氣裝置和設(shè)施免遭雷電擊中引發(fā)設(shè)備損害的措施。雷雨天閃電產(chǎn)生電場和磁場，在其作用下，鄰近金屬導(dǎo)體上會產(chǎn)生電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)，許多時候能引起金屬部件之間產(chǎn)生火花，這種情況的發(fā)生會對電力設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾，對存放易燃、易爆物品的建筑物的后果更是不敢想象，引起燃燒或爆炸。同樣，靜電感應(yīng)產(chǎn)生火花也會引起有易燃易爆氣體混合物存在場所的安全，瓦斯電廠有瓦斯氣體放散口或是儲氣柜等易燃易爆的區(qū)域，雷電保護(hù)和防靜電接地措施對于瓦斯電廠同樣應(yīng)引起人們的重視。需要注意以下幾點(diǎn)。
1）電廠或變電站的配電裝置構(gòu)架上避雷針的接地引下線要與廠區(qū)接地網(wǎng)連接，并設(shè)計(jì)接地極等接地裝置。接地引下線與接地網(wǎng)的連接點(diǎn)和變壓器的接地導(dǎo)體（線）與接地網(wǎng)連接點(diǎn)之間的距離不得小于15m。
2）電廠主廠房頂部裝設(shè)避雷針時，要采取加強(qiáng)分流措施，多處引接接地線地面接地網(wǎng)。工藝專業(yè)或其他電氣設(shè)備的接地點(diǎn)要盡量遠(yuǎn)離避雷針接地引下線的入地點(diǎn)，距離一般不小于5m。
3）在主控制室、各電壓等級配電室和屋頂上裝設(shè)直擊雷保護(hù)裝置時，若屋頂是金屬材質(zhì)，要將金屬部分接地；屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，則將其結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋焊接成網(wǎng)后用接地線下引接地；屋頂結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電材質(zhì)時，要采用避雷帶保護(hù)，避雷帶的網(wǎng)格大小尺寸按照建筑物的防雷保護(hù)等級的不同而設(shè)置，并每隔10～20m設(shè)接地引下線。
4）電廠主廠房、預(yù)處理車間或是有瓦斯放散的管口的建構(gòu)筑物，采用獨(dú)立避雷針保護(hù)為宜，并采取防止雷電感應(yīng)的措施。
5）當(dāng)電廠設(shè)置瓦斯儲氣罐時，氣罐周圍設(shè)置閉合環(huán)形接地裝置，與氣罐間距不小于3m，接地電阻不超過10Ω，接地點(diǎn)不能少于兩處，且接地點(diǎn)間距不要超過30m。
6）架空管道每隔20～25m應(yīng)接地一次，接地電阻不應(yīng)超過30Ω。管道上的閥門、法蘭、彎頭等管道連接處要用軟銅線或跨接線連接，也不能少于2處。
7）在主廠房、瓦斯氣體預(yù)處理室其他有人員進(jìn)出的建筑物門前設(shè)置防靜電消除裝置。
6二次設(shè)備的等電位接地
為確保繼電保護(hù)正確可靠動作以及電廠穩(wěn)定運(yùn)行，電廠繼電保護(hù)及安全自動裝置二次回路接地也有相關(guān)的要求，譬如使用專用接地線單獨(dú)接地，不能與另一接地回路串接或經(jīng)其他過渡端子接地等等。瓦斯電廠也應(yīng)按照繼電保護(hù)設(shè)備二次接地的要求執(zhí)行，同時得注意以下事項(xiàng)。
1）在設(shè)計(jì)等電位接地時控制室接地網(wǎng)用專用支架固定。當(dāng)室內(nèi)做防靜電活動地板時，支架固定在控制柜體土建基礎(chǔ)上，支架距離地面約150mm。
2）當(dāng)設(shè)計(jì)有專門的電纜夾層時，沿電纜夾層在屏柜下方要敷設(shè)100mm2的專用銅排（纜），形成閉環(huán)回路即等電位接地網(wǎng)。
3）當(dāng)室外電纜溝內(nèi)的銅排需要引入室內(nèi)，在電纜豎井處用100mm2銅纜要與主接地網(wǎng)一點(diǎn)連接，且與室內(nèi)的等電位接地網(wǎng)的接地點(diǎn)布置在同一處。
7結(jié)語
電廠的接地與設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和人們的安全息息相關(guān)，瓦斯電廠之類的具有爆炸危險(xiǎn)場所的接地設(shè)計(jì)和安裝等方面更應(yīng)引起人們的重視，做到設(shè)計(jì)規(guī)范和合理，施工準(zhǔn)確和精細(xì)，有效地保證電廠穩(wěn)定運(yùn)行。
作者：關(guān)華 單位：煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院